一種新型熱管煤田火區熱能提取發電系統的制作方法

本發明屬于煤田火區廢棄熱能回收技術領域，具體是指利用熱管導熱技術和溫差發電原理實現煤田火區熱能發電。

背景技術：

煤火是指自然環境下或人為因素下，煤炭因氧化聚熱引發燃燒并不斷發展形成的大面積煤田火災。煤田火災在印度、美國、俄羅斯、澳大利亞、印度尼西亞、中亞等國家和地區都普遍存在，而在中國煤火尤其嚴重。煤田火區的煤炭自燃不僅對經濟、社會和生態環境等造成巨大的影響、還對人類的健康與動物的生存造成很大威脅。目前，煤火治理一般采用剝離、鉆探、注水、注漿、黃土覆蓋的綜合滅火方法，而對火區中蘊含熱能回收利用的工作開展較少，本發明結合熱管導熱和溫差發電等世界前沿技高效地提取煤田火區廢棄熱能并將其轉化電能，解決了火區工人及偏遠地區居民用電的難題，意義重大。

熱管是一種具有快速均溫特性的特殊材料，其中空的金屬管體，使其具有質輕的特點，而其快速均溫的特性，則使其具有優異的熱超導性能；熱管最早期運用于航天領域，現早已運用于各式熱交換器、冷卻器等，本發明首次把熱管技術應用于煤田火區熱能提取，開拓了熱管的應用新方向。

技術實現要素：

本發明目的是，針對煤田火區的廢棄熱資源局部分布、資源浪費等問題，提出一種新型熱管煤田火區熱能提取發電系統，實現對煤田火區廢棄熱資源的高效回收利用。

為解決上述技術問題，本發明提供的技術方案為：一種新型熱管煤田火區熱能提取發電系統，包括深入地下煤田火區的鉆孔、溫差發電片組、冷卻器，還包括重力導熱熱管，所述的重力導熱熱管由冷凝段、隔熱段和吸熱段構成，冷凝段放置在地面上，吸熱段深入鉆孔內，在冷凝段與吸熱段之間設有隔熱段，所述的溫差發電片組的熱端貼在新型超長力導熱熱管的冷凝段外表面，溫差發電片組的冷端與冷卻器5接觸，熱端和冷端形成的溫度差以實現熱電轉換。

本發明與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：本發明可利用現有的煤田火區灌漿的鉆孔安置超長重力熱管，利用超長重力熱管的快速導熱技術實現熱能的提取，節省了工程施工成本，并間接地帶走火區熱量，降低火區溫度，加快火區治理，同時節省了滅火材料用量，降低了火區治理成本；采用溫差發電技術減少了熱能浪費，減輕了煤火對環境的破壞，同時較好的解決了火區工人施工、生活及偏遠地區居民用電的難題；采用熱管散熱技術使溫差發電片的冷端溫度降至最低，最大限度的提高了發電量；新型熱管煤田火區熱能提取發電系統結構簡單實用，便于移動與維護，體積小制作成本低，可適應復雜的煤田火區條件，熱能提取速率快、發電量大，具有很大的應用價值和開發前景。

所述重力導熱熱管內部具有導熱介質，導熱介質在吸熱段吸熱汽化并向上部運動，經過隔熱段，在冷凝段內表面液化放熱，液化的導熱介質在重力作用下從冷凝段經過隔熱段回到吸熱段，在吸熱段再次吸熱汽化，周而復始，構成熱能提取的循環回路，重力導熱熱管的吸熱段到冷凝段溫降較小，為溫差發電片組的熱端提供了較高的溫度，此種熱管傳熱效率高、效果好。

作為改進，所述的重力導熱熱管的隔熱段包括圓柱結構和圓臺結構，圓柱結構嵌入地面以下，隔熱段的部分結構嵌入地下，一部分位于地面，此種結構固定效果好。

作為改進，所述的重力導熱熱管的冷凝段為正五面柱設計在地面上。此種結構側面積較大方面與溫差發電組連接。

作為改進，所述的溫差發電片組由多組溫差發電片串、并聯結合構成，能夠實現對重力導熱熱管提取熱能的熱電轉換，可通過調節串、并聯連接方式實現所需電壓。

作為改進，所述的熱管冷卻器由導熱銅塊、散熱熱管兩部分構成，導熱銅塊貼在溫差發電片組的冷端，散熱熱管的吸熱段嵌入導熱銅塊內部，散熱熱管的冷凝段外壁鑲有翅片與空氣接觸，降低溫差發電片組冷端溫度，最大限度的增加發電片組冷熱端的溫差，提高發電功率。

作為改進，所述的鉆孔內裝有防止塌孔的套管，套管的設置可增強鉆孔的穩定性，防止鉆孔塌陷。

附圖說明

圖1是本發明一種新型熱管煤田火區熱能提取發電系統的結構主視圖。

圖2是本發明一種新型熱管煤田火區熱能提取發電系統的結構俯視圖。

圖3是本發明一種新型熱管煤田火區熱能提取發電系統的新型超長重力導熱熱管結構示意圖。

圖4是本發明一種新型熱管煤田火區熱能提取發電系統的熱管冷卻器結構示意圖。

如圖所示：1、煤田火區，2、鉆孔，3、重力導熱熱管，3-1、吸熱段，3-2、隔熱段，3-3、冷凝段，4、溫差發電片組，5、冷卻器，5-1、導熱銅塊，5-2、散熱熱管。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步的詳細說明。

結合附圖，一種新型熱管煤田火區熱能提取發電系統，包括深入地下煤田火區1的鉆孔2、溫差發電片組4、冷卻器5，其特征在于：還包括重力導熱熱管3，所述的重力導熱熱管3由冷凝段3-1、隔熱段3-2和吸熱段3-3構成，冷凝段3-1放置在地面上，吸熱段3-3深入鉆孔2內，在冷凝段3-1與吸熱段3-3之間設有隔熱段3-2，所述的溫差發電片組4的熱端貼在新型超長力導熱熱管3的冷凝段3-1外表面，溫差發電片組4的冷端與冷卻器5接觸，熱端和冷端形成的溫度差以實現熱電轉換。

所述重力導熱熱管3內部具有導熱介質，導熱介質在吸熱段3-3吸熱汽化并向上部運動，經過隔熱段3-2，在冷凝段3-1內表面液化放熱，液化的導熱介質在重力作用下從冷凝段3-1經過隔熱段3-2回到吸熱段3-3，在吸熱段3-3再次吸熱汽化，周而復始，構成熱能提取的循環回路，重力導熱熱管3的吸熱段3-3到冷凝段3-1溫降較小，為溫差發電片組4的熱端提供了較高的溫度。

所述的重力導熱熱管3的隔熱段3-2包括圓柱結構和圓臺結構，圓柱結構嵌入地面以下，隔熱段3-2直徑較鉆孔直徑大半嵌入地面以下

所述的重力導熱熱管3的冷凝段3-1為正五面柱設計在地面上。

所述的溫差發電片組4由多組溫差發電片串、并聯結合構成，能夠實現對重力導熱熱管3提取熱能的熱電轉換，可通過調節串、并聯連接方式實現所需電壓。

所述的熱管冷卻器5由導熱銅塊5-1、散熱熱管5-2兩部分構成，導熱銅塊5-1貼在溫差發電片組4的冷端，散熱熱管5-2的吸熱段嵌入導熱銅塊5-1內部，散熱熱管5-2的冷凝段外壁鑲有翅片與空氣接觸，降低溫差發電片組4冷端溫度，最大限度的增加發電片組4冷熱端的溫差，提高發電功率。

所述的鉆孔2內裝有防止塌孔的套管。

在具體實施例中，本發明可以直接利用煤田火區地面注水/漿鉆孔，也可在煤田火區重新鉆孔布置安裝新型熱管煤田火區熱能提取發電系統。只要將設備插入鉆孔，不需后續操作便可直接進行發電利用。

本發明的裝置可在煤田火區上設置多個用以回收熱量，本系統結構簡單實用，便于移動及維護，其根據火區現有條件提取熱能并進行分布式發電，減少了熱能資源浪費，同時較好地解決了偏遠地區居民和工人用電需求，具有廣泛的實用性。

以上對本發明及其實施方式進行了描述，這種描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發明的實施方式之一，實際的結構并不局限于此。總而言之如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本發明創造宗旨的情況下，不經創造性的設計出與該技術方案相似的結構方式及實施例，均應屬于本發明的保護范圍。